进程控制之wait和waitpid函数

来源:互联网 时间:1970-01-01

当一个进程正常或异常终止时,内核就向其父进程发送SIGCHLD信号。因为子进程终止是个异步事件(这可以在父进程运行的任何时候发生),所以这种信号也是内核向父进程发的异步通知。父进程可以选择忽略该信号,或者提供一个该信号发生时即被调用执行的函数(信号处理程序)。对于这种信号的系统默认动作是忽略它)。

调用wait或waitpid的进程可能会发生的情况:

  • 如果其所有子进程都还在运行,则阻塞。
  • 如果一个子进程已终止,正等待父进程获取其终止状态,则取得该子进程的终止状态立即返回。
  • 如果它没有任何子进程,则立即出错返回。

如果进程由于接收到SIGCHLD信号而调用wait,则可期望wait会立即返回。但是如果在任意时刻调用wait,则进程可能会阻塞。

#include <sys/wait.h>

pid_t wait( int *statloc );

返回值:若成功则返回已终止子进程ID,若出错则返回-1

pid_t waitpid( pid_t pid, int *statloc, int options );

返回值:若成功则返回状态改变的子进程ID,若出错则返回-1,若指定了WNOHANG选项且pid指定的子进程状态没有发生改变则返回0

这两个函数的区别如下:

  • 在一个子进程终止前,wait使其调用者阻塞,而waitpid有一个选项,可使调用者不阻塞。
  • waitpid并不等待在其调用之后的第一个终止子进程,它有若干个选项,可以控制它所等待的进程。

如果一个子进程已经终止,并且是一个僵死进程,则wait立即返回并取得该子进程的状态,否则wait使其调用者阻塞直到一个子进程终止。如果调用者阻塞而且它有多个子进程,则在其一个子进程终止时,wait就立即返回。因为wait返回终止子进程的进程ID,所以它总能了解是哪一个子进程终止了。

这两个函数的参数statloc是一个整型指针。如果statloc不是一个空指针,则终止进程的终止状态就存放在它所指向的单元内。如果不关心终止状态,则可将该参数指定为空指针。

依据传统,这两个函数返回的整型状态字是由实现定义的。其中某些位表示退出状态(正常返回),其他位则指示信号编号(异常返回),有一位指示是否产生了一个core文件等。POSIX.1规定状态用定义在<sys/wait.h>中的各个宏来查看。有四个互斥的宏可用来取得进程终止的原因,它们的名字都以WIF开始。基于这四个宏中哪一个值为真,就可选用其他宏(表8-1说明栏中下划线标注的宏)来取得终止状态、信号编号等。这四个互斥的宏示于表8-1中。

表8-1 检查wait和waitpid所返回的终止状态的宏

说明

         WIFEXITED(status)

    若为正常终止子进程返回的状态,则为真。对于这种情况可执行WEXITSTATUS(status),取子进程传送给exit、_exit或_Exit参数的低8位

         WIFSIGNALED(status)

   若为异常终止子进程返回的状态,则为真(接到一个不捕捉的信号)。对于这种情况,可执行WTERMSIG(status),取使子进程终止的信号编号。另外,有些实现定义宏WCOREDUMP(status),若已产生终止进程的core文件,则它返回真

        WIFSTOPPED(status)

   若为当前暂停子进程的返回状态,则为真。对于这种情况,可执行WSTOPSIG(status),取使子进程暂停的信号编号

        WIFCONTINUED(status)

   若在作业控制暂停后已经继续的子进程返回了状态,则为真。(POSIX.1的XSI扩展;仅用于waitpid。)

 

程序清单8-3 打印exit状态的说明

[[email protected] apue]# cat prog8-3.c

#include "apue.h"

#include <sys/wait.h>

void

pr_exit(int status)

{

if(WIFEXITED(status))

printf("normal termination, exit status = %d\n",

WEXITSTATUS(status));

else if(WIFSIGNALED(status))

printf("abnormal termination, signal number = %d%s\n",

WTERMSIG(status),

#ifdef WCOREDUMP

WCOREDUMP(status) ? " (core file generated)" : "");

#else

"");

#endif

else if(WIFSTOPPED(status))

printf("child stopped, signal number = %d\n",

WSTOPSIG(status));

}

程序清单8-4 演示不同的exit值(调用prog8-3中的pr_exit函数)

[[email protected] apue]# cat prog8-4.c

#include "apue.h"

#include <sys/wait.h>

int

main(void)

{

pid_t pid;

int status;

if ((pid = fork()) < 0)

err_sys("fork error");

else if (pid == 0)

exit(7); /* child */

if (wait(&status) != pid) /* wait for child */

err_sys("wait error");

pr_exit(status); /* and print its status */

if ((pid = fork()) < 0)

err_sys("fork error");

else if (pid == 0) /* child */

abort();

if (wait(&status) != pid) /* wait for child */

err_sys("wait error");

pr_exit(status); /* and print its status */

if ((pid = fork()) < 0)

err_sys("fork error");

else if (pid == 0) /* child */

status /= 0; /* divide by 0 generates SIGPE */

if (wait(&status) != pid) /* wait for child */

err_sys("wait error");

pr_exit(status); /* and print its status */

exit(0);

}

运行该程序可得:

[[email protected] apue]# ./prog8-4

normal termination, exit status = 7

abnormal termination, signal number = 6

abnormal termination, signal number = 8

不幸的是,没有一种可移植的方法将WTERMSIG得到的信号编号映射为说明性的名字。我们必须查看<signal.h>头文件才能知道SIGABRT的值是6,SIGFPE的值是8.

正如前面所述,如果一个进程有几个子进程,那么只要有一个子进程终止,wait就返回。如果要等待一个指定的进程终止(如果知道要等待进程的ID),那么该如何做呢?POSIX.1定义了waitpid函数以提供这种功能(以及其他一些功能)。

对于waitpid函数中pid参数的作用解释如下:

pid == –1

  等待任一子进程。就这一方面而言,waitpid与wait等效。

pid > 0

  等待其进程ID与pid相等的子进程。

pid == 0

  等待其组ID等于调用进程组ID的任一子进程。

pid < –1

  等待其组ID等于pid绝对值的任一子进程。

waitpid函数返回终止子进程的进程ID,并将该子进程的终止状态存放在由status指向的存储单元中。对于wait,其唯一的出错是调用进程没有子进程(函数调用被一个信号中断时,也可能返回另一种出错)。但是对于waitpid,如果指定的进程或进程组不存在,或者参数pid指定的进程不是调用进程的子进程则都将出错。

options参数使我们能进一步控制waitpid的操作。此参数可以是0,或者是表8-2中常量按位“或”运算的结果。

表8-2 waitpid的options常量

常量

说明

          WCONTINUED

  若实现支持作业控制,那么由pid指定的任一子进程在暂停后已经继续,但其状态尚未报告,则返回其状态

          WNOHANG

  若由pid指定的子进程并不是立即可用的,则waitpid不阻塞,此时其返回值为0

          WUNTRACED

  若某实现支持作业控制,而由pid指定的任一子进程已处于暂停状态,并且其状态自暂停以来还未报告过,则返回其状态。WIFSTOPPED宏确定返回值是否对应于一个暂停子进程

 

waitpid函数提供了wait函数没有提供的三个功能:

(1)waitpid可等待一个特定的进程,而wait则返回任一终止子进程的状态。

(2)waitpid提供了一个wait的非阻塞版本。有时用户希望取得一个子进程的状态,但不想阻塞。

(3)waitpid支持作业控制(利用WUNTRACED和WCONTINUED选项)。

如果一个进程fork一个子进程,但不要等待子进程终止,也不希望子进程处于僵死状态直到父进程终止,实现这一要求的技巧是调用fork两次

程序清单8-5 调用fork两次以避免僵死进程

[[email protected] apue]# cat prog8-5.c

#include "apue.h"

#include <sys/wait.h>

int

main(void)

{

pid_t pid;

if ((pid = fork()) < 0)

{

err_sys("fork error");

}

else if (pid == 0) /* first child */

{

if ((pid = fork()) < 0)

err_sys("fork error");

else if (pid > 0)

exit(0); /* parent from second fork == first child */

/*

* We're the second child; our parent become init as soon

* as our real parent calls exit() in the statement above.

* Here's where we'd continue executing, knowing that when

* we're done, init will reap our status.

*/

sleep(2);

printf("second child, parent pid = %d\n", getppid());

exit(0);

}

if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid) /* wait for first child */

err_sys("waitpid error");

/*

* We're the parent ( the original process ); we continue executing,

* knowing that we're not the parent of the second child.

*/

exit(0);

}

第二个子进程调用sleep以保证在打印父进程ID时第一个子进程已终止。在fork之后,父、子进程都可继续执行,并且我们无法预知哪一个会先执行。在fork之后,如果不使第二个子进程休眠,那么它可能比其父进程先执行,于是它打印的父进程ID将是创建它的父进程,而不是init进程(进程ID 1)。

执行结果:

[[email protected] apue]# ./prog8-5

[[email protected] apue]# second child, parent pid = 1

注意,当原先的进程(也就是exec本程序的进程)终止时,shell打印其提示符,这在第二个子进程打印其父进程ID之前。

本篇博文内容摘自《UNIX环境高级编程》(第二版),仅作个人学习记录所用。关于本书可参考:http://www.apuebook.com/


相关阅读:
Top